Satellitt Ganymedes: oppdagelseshistorie, fysiske egenskaper. Satellitt til planeten Jupiter

Men i alt solsystemet. I størrelse (5268 km) er den 8 % større enn Merkur, selv om den er dårligere enn den i masse. Massen til Ganymedes er 1,48 * 10 23 kg, som er 2 ganger månens masse. Den kretser rundt Jupiter i en regulær sirkulær bane i en avstand på 1,07 millioner km og gjør én omdreining på 7,155 jorddøgn. Fra denne avstanden ser Jupiter ut 15,2 ganger så stor som månen på jordens himmel.
Som rotasjonen til alle de andre galileiske månene til Jupiter, er Ganymedes rotasjon tidevannssynkronisert med dens banebevegelse, slik at den vender mot Jupiter på bare én side.

Den eldgamle overflaten til Ganymedes er strødd med mange nedslagskratre. Unge dype kratere avslører den rene isen i dypet og ser knallhvite ut (deres albedo er nær 100%). Overflaten til satellitten har imidlertid også tydelige spor av aktive tektoniske prosesser. Omtrent halvparten av overflaten av antikken, mørk farge og en overflod av kratere ligner overflaten til Callisto, dens alder er anslått til 3 milliarder år. De lysere områdene er mye yngre, deres alder er anslått til 0,5–1 milliard år. Isoverflaten til de lyse områdene krysses av tallrike rygger og forkastninger.

Overflaten til Ganymedes opplever skarpe temperaturkontraster. På ekvatoriale breddegrader på ettermiddagen stiger temperaturen til 160K (-113C), synker til 120K ved solnedgang og synker raskt etter solnedgang til 85-90K. Ved polene, der solen står lavt i horisonten, stiger ikke dagtemperaturene over 120K. Både dag og natt på Ganymedes varer 3,6 jorddager.

Månens isete overflate blir kontinuerlig bombardert av høyenergiladede partikler fra Jupiters magnetosfære og opplyst av ultrafiolett lys fra solen. Utslaget av vanndampmolekyler og deres fotodissosiasjon under påvirkning av solens ultrafiolett fører til utseendet til Ganymedes flyktige atmosfære, hovedsakelig bestående av oksygenmolekyler. Dens integrerte tetthet er bare 10 14 - 10 15 molekyler per kvadratcentimeter. Til sammenligning inneholder en kubikkcentimeter luft under normale forhold (0С, 1 atm.) 2,68 * 10 19 molekyler (slik at atmosfæren til Ganymedes har en tetthet som kan sammenlignes med den til jordbasert luft, det må alt komprimeres til en lag ~ 0,4 mikron tykt). Temperaturen i atmosfæren er nær 150K.

En annen overraskelse presentert av AMS Galileo var oppdagelsen av et magnetfelt nær Ganymedes og dens egen magnetosfære, fullstendig nedsenket i Jupiters magnetosfære. Størrelsen på feltet er liten, den er bare 750 nT ved ekvator til satellitten, men dette er nesten 6 ganger større enn magnetfeltstyrken til Jupiter i Ganymedes bane (107-118 nT). Aksen til den magnetiske dipolen er skråstilt med 10 grader til rotasjonsaksen til satellitten. Magnetosfæren til Ganymede strekker seg omtrent 2 Ganymede-radier rundt denne satellitten (således dannes et hulrom med en diameter på ~4 Ganymedes-radier i Jupiters magnetosfære).
Det er for tiden to hypoteser angående opprinnelsen til Ganymedes magnetfelt. I følge en av dem induseres magnetfeltet av en dynamomekanisme under rotasjonen av den smeltede jernkjernen (eller blandet med jernsulfid) til Ganymedes (den samme mekanismen er ansvarlig for fremveksten av jordens magnetfelt). Denne antagelsen støttes av den "riktige" dipolkarakteren til satellittens magnetfelt. I følge den andre hypotesen induseres Ganymedes magnetfelt i et salt hav som ligger under en tykk (130-150 km) isskorpe. Det er mulig at begge disse mekanismene virker.

Den indre strukturen til Ganymedes.
I motsetning til Callisto har Ganymedes gjennomgått gravitasjonsdifferensiering og består av flere lag.

I midten av denne satellitten er en smeltet kjerne sammensatt av en blanding av jern og jernsulfid. Mantelen strekker seg over steiner, enda høyere - en omfattende mantel av delvis smeltet is. De siste 130-150 km består av solid isskorpe.

Ganymedes i tall:
Halv-hovedakse i banen rundt Jupiter: 1 070 000 km.
Orbital eksentrisitet: 0,002
Banehelling til Jupiters ekvator: 0,195 grader
Omløpsperiode: 7.155 jorddøgn
Ekvatorial radius: 2634 km (1.516 måneradius).
Masse: 1,48 * 1023 kg (2,014 månemasser)
Gjennomsnittlig tetthet: 1,94 g/cc
Akselerasjon av fritt fall på overflaten: 1,42 m/s 2 (omtrent 6,9 ganger mindre enn på jorden)
Andre rømningshastighet: 2,74 km/s
Albedo: 0,42
Overflatetemperatur: 85-160K

Kart over Ganymedes (forsiktig, 4,5 Mb!)

Kilder:
"Oppdagelse av Ganymedes magnetfelt av romfartøyet Galileo", Nature, vol. 384, 12. desember 1996
Kraterhastigheter på de galileiske satellittene

Ganymedes i NASA Photojournal
Ganymedes i NATSAT Informasjonsguide

Jupiters måne Ganymedes ble oppdaget av Galileo Galilei 7. januar 1610 ved å bruke sitt første teleskop noensinne. På denne dagen så Galileo 3 "stjerner" nær Jupiter: Ganymede, Callisto og en "stjerne", som senere viste seg å være to satellitter - Europa og Io (bare neste natt økte vinkelavstanden mellom dem nok til separat observasjon) . 15. januar kom Galileo til den konklusjon at alle disse objektene faktisk er himmellegemer som beveger seg i bane rundt Jupiter. Galileo kalte de fire satellittene han oppdaget "Medici-planeter" og tildelte dem serienumre.
Den franske astronomen Nicolas-Claude Fabry de Peyresque foreslo at satellittene skulle gis separate navn etter fire medlemmer av Medici-familien, men forslaget hans ble ikke akseptert. Oppdagelsen av satellitten ble også hevdet av den tyske astronomen Simon Marius, som observerte Ganymedes i 1609, men ikke publiserte data om dette i tide. Marius prøvde å gi månene navnene "Saturn av Jupiter", "Jupiter av Jupiter" (det var Ganymedes), "Venus av Jupiter" og "Mercury of Jupiter", noe som heller ikke slo inn. I 1614, etter Johannes Kepler, foreslo han nye navn for dem etter navnene på de som var nær Zevs.
Imidlertid ble navnet "Ganymede", i likhet med navnene som Marius foreslo for andre galileiske satellitter, praktisk talt ikke brukt før på midten av 1900-tallet, da det ble vanlig. I mye av den tidligere astronomiske litteraturen er Ganymedes utpekt (i systemet introdusert av Galileo) som Jupiter III eller "Jupiters tredje måne". Etter oppdagelsen av Saturns satellitter begynte et betegnelsessystem basert på forslagene til Kepler og Marius å bli brukt for Jupiters satellitter.
Ganymedes er for tiden kjent for å være den største månen i Jupiter-systemet, så vel som den største månen i solsystemet. Dens diameter er 5262 km, som overstiger størrelsen på planeten Merkur med 8%. Dens masse er 1.482 * 10 23 kg - mer enn tre ganger massen til Europa og to ganger massen til Månen, men dette er bare 45% av massen til Merkur. Den gjennomsnittlige tettheten til Ganymedes er mindre enn den for Io og Europa - 1,94 g / cm 3 (bare dobbelt så mye som for vann), noe som indikerer et økt isinnhold i dette himmellegemet. Vannis er beregnet til å være minst 50 % total masse satellitt.

SC "GALILEO": GANIMED

KARAKTERISTIKKER AV GANYMEDE
Andre navn	Jupiter III
Åpning
Oppdager	Galileo Galilei
åpningsdato	7. januar 1610
Orbitale egenskaper
Periyovium	1.069.200 km
Apoyovy	1 071 600 km
Gjennomsnittlig baneradius	1.070.400 km
Orbital eksentrisitet	0,0013
siderisk periode	7.15455296 d
Orbital hastighet	10.880 km/s
Humør	0,20° (til Jupiters ekvator)
fysiske egenskaper
Middels radius	2 634,1 +/- 0,3 km (0,413 jorden)
Flateareal	87,0 millioner km 2 (0,171 Jorden)
Volum	7,6 * 10 10 km 3 (0,0704 Jorden)
Vekt	1,4819 * 10 23 kg (0,025 jord)
Gjennomsnittlig tetthet	1,936 g/cm3
Akselerasjon av fritt fall ved ekvator	1,428 m/s 2 (0,146 g)
Andre romhastighet	2,741 km/s
Rotasjonsperiode	synkronisert (vendt til Jupiter på den ene siden)
Tilt akse	0-0,33°
Albedo	0,43 +/- 0,02
Tilsynelatende størrelse	4,61 (i opposisjon) / 4,38 (i 1951)
Temperatur
overfladisk	min. 70K / gj.sn. 110K / maks. 152K
Atmosfære
Atmosfæretrykk	spore
Sammensetning:	oksygen
KARAKTERISTIKKER AV GANYMEDE

Ganymedes ligger i en avstand på 1 070 400 kilometer fra Jupiter, noe som gjør den til den tredje lengste galileiske satellitten. Det tar sju dager og tre timer (7.155 jorddøgn) å fullføre én bane rundt Jupiter. Som de fleste kjente måner er Ganymedes rotasjon synkronisert med Jupiters rotasjon, og den vender alltid samme side mot planeten. Banen har en liten helning til Jupiters ekvator og en eksentrisitet som varierer kvasi-periodisk på grunn av sekulære forstyrrelser fra solen og planetene. Eksentrisiteten varierer i området 0,0009-0,0022, og helningen - i området 0,05°-0,32°. Disse banesvingningene fører til at vippen til rotasjonsaksen (vinkelen mellom denne aksen og vinkelrett på banens plan) endres fra 0 til 0,33°.
Som et resultat av en slik bane frigjøres betydelig mindre termisk energi i tarmene til et himmellegeme enn i Io og Europa, som er nærmere Jupiter, noe som fører til ekstremt ubetydelig aktivitet i isskorpen til Ganymedes. Mens han flyr rundt banen, deltar Ganymedes også i en 1:2:4 orbital resonans med Europa og Io.

Orbital resonans oppstår når krefter hindrer et objekt i å låse seg inn i en stabil bane. Europa og Io resonerer jevnlig i hverandres baner frem til i dag, og noe lignende ser ut til å ha skjedd med Ganymedes tidligere. For tiden bruker Europa dobbelt så lang tid på å gå i bane rundt Jupiter, mens Ganymedes bruker fire ganger så lang tid.
Maksimal konvergens av Io og Europa skjer når Io er ved perisenteret, og Europa ved aposenteret. Europa nærmer seg Ganymedes, i sin periapsis. Dermed er det umulig å stille opp alle disse tre satellittene i én linje. Denne resonansen kalles Laplace-resonansen.
Den moderne Laplace-resonansen er ikke i stand til å øke eksentrisiteten til Ganymedes bane. Den nåværende verdien av eksentrisiteten er omtrent 0,0013, noe som kan skyldes økningen på grunn av resonans i tidligere epoker. Men hvis den ikke øker for øyeblikket, oppstår spørsmålet hvorfor den ikke er tilbakestilt til null på grunn av tidevannsenergispredning i dypet av Ganymedes. Kanskje den siste økningen i eksentrisitet skjedde nylig - for flere hundre millioner år siden. Siden eksentrisiteten til Ganymedes bane er relativt lav, er tidevannsoppvarmingen av denne satellitten nå ubetydelig. Imidlertid kan Ganymedes tidligere ha gått gjennom en Laplace-lignende resonans en eller flere ganger, som var i stand til å øke orbitaleksentrisiteten til verdier på 0,01-0,02. Dette forårsaket sannsynligvis betydelig tidevannsoppvarming av Ganymedes indre, noe som kunne ha forårsaket at tektonisk aktivitet dannet et ujevnt landskap.
Det er to hypoteser for opprinnelsen til Laplace-resonansen til Io, Europa og Ganymedes: at den har eksistert siden solsystemet dukket opp, eller at den dukket opp senere. I det andre tilfellet er følgende utvikling av hendelser sannsynlig: Io hevet tidevannet på Jupiter, noe som førte til at hun beveget seg bort fra ham til hun gikk inn i en 2:1-resonans med Europa; etter det fortsatte radiusen til Ios bane å øke, men en del av vinkelmomentet ble overført til Europa og det beveget seg også bort fra Jupiter; prosessen fortsatte til Europa gikk inn i en 2:1-resonans med Ganymedes. Til syvende og sist nådde radiene til banene til disse tre satellittene verdier som tilsvarer Laplace-resonansen.

Den moderne modellen av Ganymedes antyder at en silikat-is-mantel strekker seg under isskorpen opp til en liten metallkjerne med en størrelse på omtrent 0,2 Ganymedes radius. I følge romfartøyet Galileo, i innvollene til Ganymedes, mellom islagene, kan det være et enormt hav av flytende vann. Konklusjonen om eksistensen av en jernkjerne ble gjort på grunnlag av oppdagelsen av magnetosfæren til Ganymedes av Galileo-utstyret i 1996-1997. Det viste seg at satellittens eget dipolmagnetfelt har en styrke på rundt 750 nT, som overstiger magnetfeltstyrken til Merkur. Således, etter Jorden og Merkur, er Ganymedes det tredje faste legemet i solsystemet som har sitt eget magnetfelt. Ganymedes lille magnetosfære er inneholdt i Jupiters mye større magnetosfære og deformerer bare litt feltlinjene.
To typer landskap er observert på overflaten av Ganymedes. En tredjedel av månens overflate er okkupert av mørke områder med nedslagskratere. Deres alder når fire milliarder år. Resten av området er okkupert av yngre lyse områder dekket med furer og rygger. Årsakene til den komplekse geologien til de lette områdene er ikke fullt ut forstått. Det er sannsynligvis assosiert med tektonisk aktivitet forårsaket av tidevannsoppvarming.
På en overflate brun farge det er et stort antall lyse nedslagskratre omgitt av glorier av lysstråler av materiale som kastes ut under sammenstøt. To store mørke områder på overflaten av Ganymedes heter Galileo og Simon Marius (til ære for forskerne som uavhengig og nesten samtidig oppdaget de galileiske satellittene til Jupiter). Alderen på overflaten til himmellegemer bestemmes av antall nedslagskratre som ble intensivt dannet i solsystemet for 2...3 milliarder år siden. Den absolutte aldersskalaen er basert på Månen, der datering ble utført direkte (ifølge resultatene av en radioisotopstudie av jordprøver brakt til jorden fra lavaområder). Etter antall meteorittkratere å dømme er de eldste delene av overflaten til Ganymedes 3-4 milliarder år gamle.
På den lettere isoverflaten til Ganymedes observeres rader med tallrike subparallelle furer og rygger, noe som minner litt om overflaten til Europa. Dybden på de lette furene er flere hundre meter, bredden er titalls kilometer, og lengden når tusenvis av kilometer. Furer er observert på noen relativt unge lokale områder av overflaten. Tilsynelatende ble furene dannet som et resultat av strekking av skorpen. Funksjonene til noen deler av overflaten ligner spor etter rotasjonen av dens store blokker, som ligner på tektoniske prosesser på jorden.

Terrestriske symboler brukes til å betegne formasjoner på Ganymedes. geografiske navn, samt navnene på karakterer fra den antikke greske myten om Ganymedes og karakterer fra mytene fra det antikke østen.
En analyse av funksjonene til den eldgamle overflaten til Ganymedes som har overlevd til i dag, lar oss anta at unge Jupiter i den innledende fasen av sin eksistens utstrålte mye mer energi inn i det omkringliggende rommet enn nå. Jupiters stråling kan føre til delvis smelting av overflateis på satellitter nær den, inkludert Ganymedes. Morfologien til enkelte deler av satellittens skorpe kan tolkes som spor etter smelting. Slike mørke områder (særlige hav) er tilsynelatende dannet av produktene fra vannutbrudd.
Satellitten har en tynn atmosfære, som inkluderer slike allotropiske modifikasjoner av oksygen som O (atomært oksygen), O 2 (oksygen) og muligens O 3 (ozon). Mengden atomært hydrogen (H) i atmosfæren er ubetydelig. Hvorvidt Ganymedes har en ionosfære er uklart.
Det første romfartøyet som studerte Ganymede var Pioneer 10 i 1973. Mye mer detaljerte studier ble utført av romfartøyet Voyager i 1979. Romfartøyet Galileo, som har studert Jupiter-systemet siden 1995, har oppdaget et underjordisk hav og Ganymedes magnetfelt.

Evolusjon av Ganymedes

Ganymedes ble sannsynligvis dannet fra en akkresjonsskive eller gass- og støvtåke som omringet Jupiter en tid etter dannelsen. Dannelsen av Ganymedes tok sannsynligvis omtrent 10 000 år (en størrelsesorden mindre enn anslaget for Callisto). Jupiters tåke hadde sannsynligvis relativt lite gass da de galileiske månene ble dannet, noe som kan forklare den svært langsomme dannelsen av Callisto. Ganymedes dannet seg nærmere Jupiter, hvor tåken var tettere, noe som forklarer dens raskere dannelse. Det førte i sin tur til at varmen som ble frigjort under akkresjonen ikke hadde tid til å forsvinne. Dette kan ha fått isen til å smelte og separere seg fra den. steiner. Steinene satte seg i midten av satellitten og dannet kjernen. I motsetning til Ganymedes, under dannelsen av Callisto, hadde varmen tid til å fjernes, isen i dypet smeltet ikke og differensiering skjedde ikke. Denne hypotesen forklarer hvorfor de to månene til Jupiter er så forskjellige, til tross for likheten i masse og sammensetning. Alternative teorier tilskriver Ganymedes høyere indre temperatur til tidevannsoppvarming eller mer intens eksponering for sent tungt bombardement.
Kjernen til Ganymedes etter dannelse beholdt mest varme akkumulert under akkresjon og differensiering. Den frigjør sakte denne varmen til den iskalde mantelen, og fungerer som et slags varmebatteri. Mantelen overfører på sin side denne varmen til overflaten ved konveksjon. Nedfallet av radioaktive elementer i kjernen fortsatte å varme den opp, noe som forårsaket ytterligere differensiering: en indre kjerne av jern og jernsulfid og en silikatmantel ble dannet. Dermed ble Ganymedes en fullstendig differensiert kropp. Til sammenligning forårsaket den radioaktive oppvarmingen av den udifferensierte Callisto kun konveksjon i dens iskalde indre, som effektivt avkjølte dem og forhindret storskala issmelting og rask differensiering. Konveksjonsprosessen på Callisto forårsaket bare en delvis separasjon av bergartene fra isen. For øyeblikket fortsetter Ganymedes å sakte avkjøles. Varmen som kommer fra kjernen og silikatmantelen lar det underjordiske havet eksistere, og den langsomme avkjølingen av den flytende kjernen av Fe og FeS forårsaker konveksjon og opprettholder genereringen av et magnetfelt. Den nåværende varmestrømmen fra innvollene til Ganymedes er sannsynligvis høyere enn den til Callisto.

fysiske egenskaper

Gjennomsnittlig tetthet av Ganymedes er 1,936 g/cm3. Antagelig består den av like deler steiner og vann (for det meste frosset). Massefraksjonen av is ligger i området 46-50 %, noe som er litt lavere enn Callisto. Noen flyktige gasser, som ammoniakk, kan være tilstede i is. Den nøyaktige sammensetningen av bergartene til Ganymedes er ikke kjent, men den er sannsynligvis nær sammensetningen av vanlige kondritter av L- og LL-gruppene, som skiller seg fra H-kondrittene i deres lavere totale jerninnhold, lavere metalliske jerninnhold, med mer jernoksid. Forholdet mellom massene av jern og silisium på Ganymedes er 1,05-1,27 (til sammenligning er det 1,8 i solen).
Overflatealbedoen til Ganymedes er omtrent 43%. Vannis er tilstede på nesten hele overflaten og dens massefraksjon svinger mellom 50-90 %, noe som er betydelig høyere enn på Ganymedes som helhet. Nær-infrarød spektroskopi viste omfattende absorpsjonsbånd av vannis ved bølgelengder på 1,04, 1,25, 1,5, 2,0 og 3,0 µm. Lyse områder er mindre jevne og har stor kvantitet is sammenlignet med mørke. Analyse av høyoppløselige ultrafiolette og nær-infrarøde spektre tatt av romfartøyet Galileo og bakkebaserte instrumenter viste tilstedeværelsen av andre stoffer: karbondioksid, svoveldioksid og muligens cyanid, svovelsyre og ulike organiske forbindelser. I følge resultatene fra Galileo-oppdraget antas tilstedeværelsen av en viss mengde toliner på overflaten. Galileo-resultatene viste også tilstedeværelsen av magnesiumsulfat (MgSO 4 ) og muligens natriumsulfat (Na 2 SO 4 ) på overflaten av Ganymedes. Disse saltene kunne ha dannet seg i det underjordiske havet.
Overflaten til Ganymedes er asymmetrisk. Den ledende halvkulen (snudd i retning av satellittens bane) er lettere enn den drevne. I Europa er situasjonen den samme, men på Callisto er det motsatt. Den etterfølgende halvkulen til Ganymedes ser ut til å ha mer svoveldioksid. Mengden karbondioksid er den samme i begge halvkuler, men den er ikke i nærheten av polene. Nedslagskratere på Ganymede (bortsett fra ett) viser ikke karbondioksidanrikning, noe som også skiller denne satellitten fra Callisto. underjordiske reserver karbondioksid på Ganymedes var sannsynligvis utarmet tidligere.

Intern struktur
Antagelig består Ganymedes av tre lag: en kjerne av smeltet jern eller jernsulfid, en silikatmantel og et ytre lag med is som er 900-950 kilometer tykt. Denne modellen bekreftes av et lite treghetsmoment, som ble målt under forbiflyvningen til Ganymedes "Galileo" - (0,3105 +/- 0,0028) * mr 2 (treghetsmomentet til en homogen ball er 0,4 * mr 2). Ganymedes har den laveste koeffisienten i denne formelen blant de faste kroppene i solsystemet. Eksistensen av en smeltet jernrik kjerne gir en naturlig forklaring på Ganymedes eget magnetfelt, som ble oppdaget av Galileo. Konveksjon i smeltet jern, som har høy elektrisk ledningsevne, er den rimeligste forklaringen på opprinnelsen til magnetfeltet.
Den nøyaktige tykkelsen på de forskjellige lagene i Ganymedes tarmer avhenger av den aksepterte verdien av sammensetningen av silikater (andelen av olivin og pyroksener), samt mengden svovel i kjernen. Den mest sannsynlige verdien av kjerneradiusen er 700-900 km, og tykkelsen på den ytre iskappen er 800-1000 km. Resten av radien faller på silikatmantelen. Tettheten til kjernen er antagelig 5,5-6 g/cm 3, og den til silikatmantelen er 3,4-3,6 g/cm 3. Noen modeller av Ganymedes magnetfeltgenerering krever en solid kjerne av rent jern inne i en flytende kjerne av Fe og FeS, som ligner strukturen til jordens kjerne. Radiusen til denne kjernen kan nå 500 kilometer. Temperaturen i Ganymedes kjerne er visstnok 1500-1700 K, og trykket er opptil 10 GPa.

Studier av Ganymedes magnetfelt indikerer at det kan være et hav av flytende vann under overflaten.

Bevis for et hav på Ganymedes Diagrammet viser et par nordlysbelter på Jupiters måne Ganymedes. Deres forskyvning / bevegelse gir en ide om den indre strukturen til Ganymedes. Ganymedes har et magnetfelt skapt av en jernkjerne. Siden satellitten er plassert nær Jupiter, er den fullstendig inkludert i magnetfeltet til den gigantiske planeten. Under påvirkning av Jupiters magnetfelt, skifter nordlysbeltene på Ganymedes. Svingningene er mindre uttalte hvis det er et flytende hav under overflaten. Tallrike observasjoner har bekreftet eksistensen under isskorpen til Ganymedes et stort antall saltvann, som påvirker magnetfeltet.

Romteleskop. Hubble, som observerte nordlysbeltene på Ganymedes i ultrafiolett lys, bekreftet eksistensen av et hav på Ganymedes. Plasseringen av beltene bestemmes av magnetfeltet til Ganymedes, og deres forskyvning skyldes interaksjon med Jupiters enorme magnetosfære.

SC "GALILEO": GANIMED

Numerisk modellering av satellittens indre, utført i 2014 av NASAs Jet Propulsion Laboratory, viste at dette havet sannsynligvis er flerlags: flytende lag er atskilt av islag av forskjellige typer (is I, III, V, VI). Antall flytende mellomlag når muligens 4; deres saltholdighet øker med dybden.

Sandwichmodell av strukturen til Ganymedes (2014) Tidligere modeller av Ganymedes struktur viste havet klemt mellom det øverste og nederste islaget. En ny modell basert på laboratorieeksperimenter som simulerer salt hav og væsker viser at Ganymedes hav og is kan danne flere lag. Isen i disse lagene er trykkavhengig. At. "Ice I" er den minst tette formen for is og kan sammenlignes med isblandingen i kjølte drikker. Når trykket øker, er ismolekylene nærmere hverandre, og følgelig øker tettheten. Havene til Ganymede når en dybde på henholdsvis 800 km, de opplever mye mer press enn på jorden. Det dypeste og tetteste islaget kalles "Ice VI". I nærvær av nok salter kan væsken være tett nok til å synke til bunnen og til og med under nivået til "Ice VI". Dessuten viser modellen at ganske merkelige fenomener kan oppstå i det øverste væskelaget. Væsken, som avkjøles fra det øvre islaget (skorpen), faller ned i form av kalde strømmer, som danner "Ice III"-laget. I dette tilfellet, når det er avkjølt, faller saltet ut og synker deretter ned, mens det på nivået "Ice III" dannes en is/snø-slurry. I følge en annen gruppe forskere kan ikke en slik struktur av Ganymedes være stabil, men den kunne godt ha gått foran modellen med ett enormt hav.

SC "GALILEO": GANIMED

Et bilde av den anti-jovianske halvkulen til Ganymedes tatt av romfartøyet Galileo. Lyse overflater, spor etter nylige nedslag, en rillet overflate og en hvit nordpolarhette (øverst til høyre på bildet) er rike på vannis

Ganymedes (gammelgresk Γανυμήδης) er en av de galileiske satellittene, den syvende i avstand fra den blant dem alle og den største satellitten i. Diameteren er 5268 kilometer, som er 2 % større enn (den nest største satellitten i solsystemet) og 8 % større enn . Samtidig er massen til Ganymedes bare 45 % av massen til Merkur, men blant satellittene er det rekord. Ganymedes overskrider massen med 2,02 ganger. Ganymedes flyr rundt i bane på omtrent syv dager, og deltar i en 1:2:4 orbital resonans med to andre Jupiters satellitter - og.

Ganymedes er sammensatt av omtrent like mengder silikatbergarter og vannis. Det er en fullstendig differensiert kropp med en flytende kjerne rik på jern. Antagelig i innvollene på en dybde på rundt 200 km mellom islagene er det et hav av flytende vann. To typer landskap er observert på overflaten av Ganymedes. En tredjedel av månens overflate er okkupert av mørke områder med nedslagskratere. Deres alder når fire milliarder år. Resten av området er okkupert av yngre lyse områder dekket med furer og rygger. Årsakene til den komplekse geologien til de lette områdene er ikke fullt ut forstått. Det er sannsynligvis assosiert med tektonisk aktivitet forårsaket av tidevannsoppvarming.

Ganymedes er den eneste månen i solsystemet som har sin egen magnetosfære. Mest sannsynlig er det skapt ved konveksjon i en flytende kjerne rik på jern. Ganymedes lille magnetosfære er inneholdt i Jupiters mye større magnetosfære og deformerer bare litt feltlinjene. Satellitten har en tynn atmosfære, som inkluderer slike allotropiske modifikasjoner av oksygen som O (atomisk oksygen), O2 (oksygen) og muligens O3 (ozon). Mengden atomært hydrogen (H) i atmosfæren er ubetydelig. Hvorvidt Ganymedes har en ionosfære er uklart.

Ganymedes ble oppdaget av Galileo Galilei, som så den 7. januar 1610. Snart foreslo Simon Marius å navngi den til ære for butleren Ganymedes. Den første som studerte Ganymede var Pioneer 10 i 1973. Mye mer detaljerte studier ble utført av romfartøyet Voyager i 1979. Romfartøyet, som har studert Jupiter-systemet siden 1995, har oppdaget et underjordisk hav og Ganymedes magnetfelt. I 2012 godkjente European Space Agency et nytt oppdrag for å utforske Jupiters iskalde måner, JUICE; lanseringen er planlagt i 2022, og ankomst i Jupiter-systemet - i 2030. Europa Jupiter System Mission er planlagt til 2020, integrert del som kanskje vil være den russiske "Laplace".

Historie om oppdagelse og navn

Ganymedes ble oppdaget av Galileo Galilei 7. januar 1610 ved å bruke sitt første teleskop noensinne. På denne dagen så Galileo 3 "stjerner" nær Jupiter: Ganymede, og en "stjerne", som senere viste seg å være to satellitter - Europa og Io (bare neste natt økte vinkelavstanden mellom dem nok til separat observasjon). 15. januar kom Galileo til den konklusjon at alle disse objektene faktisk er himmellegemer som beveger seg i bane rundt Jupiter. Galileo kalte de fire satellittene han oppdaget "Medici-planeter" og tildelte dem serienumre.

Den franske astronomen Nicolas-Claude Fabry de Peyresque foreslo at satellittene skulle gis separate navn etter fire medlemmer av Medici-familien, men forslaget hans ble ikke akseptert. Oppdagelsen av satellitten ble også hevdet av den tyske astronomen Simon Marius, som observerte Ganymedes i 1609, men ikke publiserte data om dette i tide. Marius prøvde å gi månene navnene "Saturn av Jupiter", "Jupiter av Jupiter" (det var Ganymedes), "Venus av Jupiter" og "Mercury of Jupiter", noe som heller ikke slo inn. I 1614, etter Johannes Kepler, foreslo han nye navn for dem ved navnene til Zevs medarbeidere (inkludert Ganymedes):

... Så var det Ganymedes, den vakre sønnen til den trojanske kongen Tros, som Jupiter, i form av en ørn, kidnappet til himmelen mens han holdt på ryggen, som dikterne fabelaktig beskriver ... For det tredje, på grunn av majesteten til lyset, Ganymedes ...

Imidlertid ble navnet "Ganymede", i likhet med navnene som Marius foreslo for andre galileiske satellitter, praktisk talt ikke brukt før på midten av 1900-tallet, da det ble vanlig. I mye av den tidligere astronomiske litteraturen er Ganymedes utpekt (i systemet introdusert av Galileo) som Jupiter III eller "Jupiters tredje måne". Etter oppdagelsen av satellitter begynte et betegnelsessystem basert på forslag fra Kepler og Marius å bli brukt for Jupiters satellitter. Ganymedes er den eneste galileiske månen til Jupiter som er oppkalt etter en mannlig figur - ifølge en rekke forfattere var han (som Io, Europa og Callisto) Zevs elskede.

I følge kinesiske astronomiske registreringer, i 365 f.Kr. e. Gan Te oppdaget satellitten til Jupiter med det blotte øye (sannsynligvis var det Ganymedes).

Opprinnelse og evolusjon

Sammenligning av størrelsene på Månen, Ganymedes og Jorden

Ganymedes ble sannsynligvis dannet fra eller som omringet Jupiter en tid etter dannelsen. Dannelsen av Ganymedes tok sannsynligvis omtrent 10 000 år (en størrelsesorden mindre enn anslaget for Callisto). Jupiters tåke hadde sannsynligvis relativt lite gass da de galileiske månene ble dannet, noe som kan forklare den svært langsomme dannelsen av Callisto. Ganymedes dannet seg nærmere Jupiter, hvor tåken var tettere, noe som forklarer dens raskere dannelse. Det førte i sin tur til at varmen som ble frigjort under akkresjonen ikke hadde tid til å forsvinne. Dette kan ha ført til at isen smelter og at stein har skilt seg fra den. Steinene satte seg i midten av satellitten og dannet kjernen. I motsetning til Ganymedes, under dannelsen av Callisto, hadde varmen tid til å fjernes, isen i dypet smeltet ikke og differensiering skjedde ikke. Denne hypotesen forklarer hvorfor de to månene til Jupiter er så forskjellige, til tross for likheten i masse og sammensetning. Alternative teorier tilskriver Ganymedes høyere indre temperatur til tidevannsoppvarming eller mer intens eksponering for sent tungt bombardement.

Kjernen til Ganymedes, etter dannelse, beholdt mesteparten av varmen akkumulert under akkresjon og differensiering. Den frigjør sakte denne varmen til den iskalde mantelen, og fungerer som et slags varmebatteri. Mantelen overfører på sin side denne varmen til overflaten ved konveksjon. Nedfallet av radioaktive elementer i kjernen fortsatte å varme den opp, noe som forårsaket ytterligere differensiering: en indre kjerne av jern og jernsulfid og en silikatmantel ble dannet. Dermed ble Ganymedes en fullstendig differensiert kropp. Til sammenligning forårsaket den radioaktive oppvarmingen av den udifferensierte Callisto kun konveksjon i dens iskalde indre, som effektivt avkjølte dem og forhindret storskala issmelting og rask differensiering. Konveksjonsprosessen på Callisto forårsaket bare en delvis separasjon av bergartene fra isen. For øyeblikket fortsetter Ganymedes å sakte avkjøles. Varmen som kommer fra kjernen og silikatmantelen lar det underjordiske havet eksistere, og den langsomme avkjølingen av den flytende kjernen av Fe og FeS forårsaker konveksjon og opprettholder genereringen av et magnetfelt. Den nåværende varmestrømmen fra innvollene til Ganymedes er sannsynligvis høyere enn den til Callisto.

Bane og rotasjon

Ganymedes ligger i en avstand på 1 070 400 kilometer fra Jupiter, noe som gjør den til den tredje lengste galileiske satellitten. Det tar ham sju dager og tre timer å gjøre en fullstendig revolusjon rundt Jupiter. Som de fleste kjente måner er Ganymedes rotasjon synkronisert med Jupiters rotasjon, og den vender alltid samme side mot planeten. Banen har en liten helling til Jupiters ekvator og eksentrisitet, som endres kvasi-periodisk på grunn av sekulære forstyrrelser fra og planeter. Eksentrisiteten varierer i området 0,0009-0,0022, og helningen - i området 0,05°-0,32°. Disse banesvingningene fører til at vippen til rotasjonsaksen (vinkelen mellom denne aksen og vinkelrett på banens plan) endres fra 0 til 0,33°.

Laplace-resonans (orbital resonans) til satellittene Ganymede, Europa og Io

Ganymedes er i orbital resonans med Europa og Io: for hver revolusjon av Ganymedes rundt planeten, er det to revolusjoner av Europa og fire revolusjoner av Io. Maksimal konvergens av Io og Europa skjer når Io er ved perisenteret, og Europa ved aposenteret. Europa nærmer seg Ganymedes, i sin periapsis. Dermed er det umulig å stille opp alle disse tre satellittene i én linje. Denne resonansen kalles Laplace-resonansen.

Den moderne Laplace-resonansen er ikke i stand til å øke eksentrisiteten til Ganymedes bane. Den nåværende verdien av eksentrisiteten er omtrent 0,0013, noe som kan skyldes økningen på grunn av resonans i tidligere epoker. Men hvis den ikke øker for øyeblikket, oppstår spørsmålet hvorfor den ikke er tilbakestilt til null på grunn av tidevannsenergispredning i dypet av Ganymedes. Kanskje den siste økningen i eksentrisitet skjedde nylig - for flere hundre millioner år siden. Siden orbitaleksentrisiteten til Ganymedes er relativt lav (0,0015 i gjennomsnitt), er tidevannsoppvarmingen til denne satellitten nå ubetydelig. Imidlertid kan Ganymedes tidligere ha gått gjennom en Laplace-lignende resonans en eller flere ganger, som var i stand til å øke orbitaleksentrisiteten til verdier på 0,01-0,02. Dette forårsaket sannsynligvis betydelig tidevannsoppvarming av Ganymedes indre, noe som kunne ha forårsaket at tektonisk aktivitet dannet et ujevnt landskap.

Det er to hypoteser for opprinnelsen til Laplace-resonansen til Io, Europa og Ganymedes: at den har eksistert siden solsystemet dukket opp, eller at den dukket opp senere. I det andre tilfellet er følgende utvikling av hendelser sannsynlig: Io hevet tidevannet på Jupiter, noe som førte til at hun beveget seg bort fra ham til hun gikk inn i en 2:1-resonans med Europa; etter det fortsatte radiusen til Ios bane å øke, men en del av vinkelmomentet ble overført til Europa og det beveget seg også bort fra Jupiter; prosessen fortsatte til Europa gikk inn i en 2:1-resonans med Ganymedes. Til syvende og sist nådde radiene til banene til disse tre satellittene verdier som tilsvarer Laplace-resonansen.

fysiske egenskaper

Sammensatt

En skarp grense mellom det gamle mørke landskapet i Nicholson-området og den unge lyse brunsten til Arpagia

Gjennomsnittlig tetthet av Ganymedes er 1,936 g/cm3. Antagelig består den av like deler av stein og vann (for det meste frosset). Massefraksjonen av is ligger i området 46-50 %, noe som er litt lavere enn Callisto. Noen flyktige gasser, som ammoniakk, kan være tilstede i is. Den nøyaktige sammensetningen av bergartene til Ganymedes er ikke kjent, men den er sannsynligvis nær sammensetningen av vanlige kondritter av L- og LL-gruppene, som skiller seg fra H-kondrittene i deres lavere totale jerninnhold, lavere metalliske jerninnhold, med mer jernoksid. Forholdet mellom massene av jern og silisium på Ganymedes er 1,05-1,27 (til sammenligning er det 1,8 i solen).

Overflatealbedoen til Ganymedes er omtrent 43%. Det er vannis på nesten hele overflaten og massefraksjonen varierer fra 50-90 %, som er mye høyere enn på Ganymedes som helhet. Nær-infrarød spektroskopi viste omfattende absorpsjonsbånd av vannis ved bølgelengder på 1,04, 1,25, 1,5, 2,0 og 3,0 μm. Lyse områder er mindre jevne og har mer is enn mørke områder. Analyse av høyoppløselige ultrafiolette og nær-infrarøde spektre tatt av romfartøyet Galileo og bakkebaserte instrumenter viste tilstedeværelsen av andre stoffer: karbondioksid, svoveldioksid og muligens cyanid, svovelsyre og ulike organiske forbindelser. I følge resultatene fra Galileo-oppdraget antas tilstedeværelsen av en viss mengde toliner på overflaten. Galileo-resultatene viste også tilstedeværelsen av magnesiumsulfat (MgSO4) og muligens natriumsulfat (Na2SO4) på ​​overflaten av Ganymede. Disse saltene kunne ha dannet seg i det underjordiske havet.

Overflaten til Ganymedes er asymmetrisk. Den ledende halvkulen (snudd i retning av satellittens bane) er lettere enn den drevne. I Europa er situasjonen den samme, men på Callisto er det motsatt. Den etterfølgende halvkulen til Ganymedes ser ut til å ha mer svoveldioksid. Mengden karbondioksid er den samme i begge halvkuler, men den er ikke i nærheten av polene. Nedslagskratere på Ganymede (bortsett fra ett) viser ikke karbondioksidanrikning, noe som også skiller denne satellitten fra Callisto. De underjordiske reservene av karbondioksid på Ganymedes var sannsynligvis oppbrukt tidligere.

Intern struktur

Mulig indre struktur av Ganymedes

Antagelig består Ganymedes av tre lag: en kjerne av smeltet jern eller jernsulfid, en silikatmantel og et ytre lag med is som er 900-950 kilometer tykt. Denne modellen bekreftes av et lite treghetsmoment, som ble målt under forbiflyvningen til Ganymedes "Galileo" - (0,3105 ± 0,0028)×mr2 (treghetsmomentet til en homogen ball er 0,4×mr2). Ganymedes har den laveste koeffisienten i denne formelen blant de faste kroppene i solsystemet. Eksistensen av en smeltet jernrik kjerne gir en naturlig forklaring på Ganymedes eget magnetfelt, som ble oppdaget av Galileo. Konveksjon i smeltet jern, som har høy elektrisk ledningsevne, er den rimeligste forklaringen på opprinnelsen til magnetfeltet.

Den nøyaktige tykkelsen på de forskjellige lagene i Ganymedes tarmer avhenger av den aksepterte verdien av sammensetningen av silikater (andelen av olivin og pyroksener), samt mengden svovel i kjernen. Den mest sannsynlige verdien av kjerneradiusen er 700-900 km, og tykkelsen på den ytre iskappen er 800-1000 km. Resten av radien faller på silikatmantelen. Tettheten til kjernen er antagelig 5,5-6 g/cm3, og den til silikatmantelen er 3,4-3,6 g/cm3. Noen modeller av Ganymedes magnetfeltgenerering krever en solid kjerne av rent jern inne i en flytende kjerne av Fe og FeS, som ligner strukturen til jordens kjerne. Radiusen til denne kjernen kan nå 500 kilometer. Temperaturen i Ganymedes kjerne er visstnok 1500-1700 K, og trykket er opptil 10 GPa.

Studier av Ganymedes magnetfelt indikerer at det kan være et hav av flytende vann under overflaten. Numerisk modellering av satellittens indre, utført i 2014 av NASAs Jet Propulsion Laboratory, viste at dette havet sannsynligvis er flerlags: flytende lag er atskilt av islag av forskjellige typer (is I, III, V, VI). Antall flytende mellomlag når muligens 4; deres saltholdighet øker med dybden.

Flate

Mosaikk fra fotografier av den anti-jovianske halvkulen til Ganymedes. Den mørke eldgamle sonen i øvre høyre hjørne er regionen Galilea. Det er atskilt fra området til Marius (det mindre mørke området til venstre) av de lyse jettegrytene i Uruk. Den lyse strålende strukturen nedenfor er fersk is som kastes ut fra det relativt unge Osiris-krateret.

Overflaten til Ganymedes er en blanding av to typer flekker: svært eldgamle mørke områder med kraftig krater og noe yngre (men fortsatt eldgamle) lyse områder dekket med furer, riller og rygger. De mørke områdene på overflaten opptar omtrent 1/3 av hele arealet og inneholder leire og organisk materiale, som kan reflektere sammensetningen som Jupiters satellitter ble dannet fra.

Det er ennå ikke kjent hva som forårsaket oppvarmingen som kreves for å danne den rillede overflaten til Ganymedes. I følge moderne konsepter er en slik overflate en konsekvens av tektoniske prosesser. Kryovulkanisme antas å spille en mindre rolle, hvis i det hele tatt. Kreftene som skapte sterke spenninger i litosfæren til Ganymedes, nødvendige for tektoniske bevegelser, kan være assosiert med tidevannsoppvarming i fortiden, som kan ha vært forårsaket av ustabile orbitale resonanser som satellitten passerte gjennom. Tidevannsdeformasjonen av isen kunne varme opp Ganymedes tarmer og forårsake stress i litosfæren, noe som førte til sprekker, horster og grabens. Samtidig ble den gamle mørke overflaten slettet på 70 % av satellittområdet. Dannelsen av den stripede overflaten kan også være assosiert med tidlig dannelse av kjernen til satellitten og påfølgende tidevannsoppvarming av dens indre, som igjen forårsaket en økning i Ganymedes med 1-6 % pga. termisk ekspansjon og faseoverganger i is. Muligens, i løpet av den påfølgende utviklingen, steg plumer fra oppvarmet vann fra kjernen til overflaten, noe som forårsaket deformasjoner av litosfæren. Den mest sannsynlige moderne varmekilden i det indre av satellitten er radioaktiv oppvarming, som (i det minste delvis) kan sikre eksistensen av et hav under overflaten. Modellering viser at hvis eksentrisiteten til Ganymedes bane var en størrelsesorden høyere enn den nåværende (og dette kan ha vært tidligere), kan tidevannsoppvarming være sterkere enn radioaktiv.

Bilde av Ganymedes (i midten meridian 45°W). Mørke områder - Perrine-området (øverst) og Nicholson-området (nederst); strålende kratere - Tros (øverst til høyre) og Chisti (nederst til venstre)

Det er slagkratere på overflaten av begge typer, men i mørke områder er de spesielt mange: disse områdene er mettet med kratere, og tilsynelatende ble deres lettelse hovedsakelig dannet av kollisjoner. Det er mye færre kratere i de lyse furede områdene, og de spilte ikke noen vesentlig rolle i utviklingen av topografien deres. Kratertettheten i de mørke områdene indikerer en alder på 4 milliarder år (ligner på de kontinentale områdene på Månen).

Gula- og Aheloy-kratrene (under). Alle har en "aksel" og en "sokkel" fra utslipp

De lyse områdene er yngre, men hvor mye er uklart. Krateringen av overflaten til Ganymedes (så vel som Månen) nådde en spesiell intensitet for rundt 3,5-4 milliarder år siden. Hvis disse dataene er nøyaktige, er de fleste nedslagskratrene fra den epoken, og etter det har de lagt til lite i antall. Noen kratere krysses av furer, og noen er dannet på toppen av furene. Dette tyder på at noen furer er ganske eldgamle. Noen steder er det relativt unge kratere med stråler av ejecta som stråler ut fra dem. Ganymedes kratere er flatere enn de på Merkur eller Månen.

Årsaken til dette er sannsynligvis skjørheten til Ganymedes isskorpe, som kan (eller kan) flate ut under påvirkning av tyngdekraften. Gamle kratere som er nesten helt flate (et slags "spøkelse" av kratere) er kjent som palimpsests; en av de største palimpsestene til Ganymedes er Memphis facula med en diameter på 360 km.

Bilde av den etterfølgende halvkulen til Ganymedes tatt fra romfartøyet Galileo (farger forbedret). I nedre høyre hjørne er de lyse strålene fra Tashmet-krateret synlige, og øverst til høyre - stort felt ejecta fra Hershef-krateret. En del av Nicholsons mørke område er nederst til venstre. Fra øverst til høyre grenser det til hjulsporene til Harpagia.

En av de bemerkelsesverdige geostrukturene til Ganymedes er et mørkt område kalt Galilea-regionen, hvor et nettverk av flerveis furer er synlige. Sannsynligvis skylder denne regionen sitt utseende til perioden med rask geologisk aktivitet til satellitten.

Ganymedes har polare iskapper som antas å være laget av vannfrost. De dekker breddegrader over 40°. Polarhettene ble først observert under Voyager-byen. De er sannsynligvis dannet av vannmolekyler som blir slått ut av overflaten når de bombarderes med plasmapartikler. Slike molekyler kan migrere til høye breddegrader fra lave breddegrader på grunn av temperaturforskjeller, eller de kan stamme fra selve polområdene. Resultatene av beregninger og observasjoner lar oss bedømme at det siste er sant. Tilstedeværelsen av sin egen magnetosfære i Ganymedes fører til det faktum at ladede partikler intensivt bombarderer bare svakt beskyttede - polare - områder. Den resulterende vanndampen avsettes hovedsakelig på de kaldeste stedene i de samme områdene.

Atmosfære og ionosfære

I 1972 rapporterte en gruppe indiske, britiske og amerikanske astronomer som jobbet ved det indonesiske Bossa-observatoriet oppdagelsen av en tynn atmosfære rundt en satellitt mens de observerte dens okkultasjon av en stjerne. De estimerte overflatetrykket til atmosfæren til 0,1 Pa. Imidlertid observerte Voyager 1 i 1979 Ganymedes okkultasjon av en stjerne (κ Centauri) og oppnådde motstridende resultater. Disse observasjonene ble gjort i langt ultrafiolett ved bølgelengder under 200 nm og var mye mer følsomme for tilstedeværelsen av gasser enn 1972-målingene i synlig lys. Ingen atmosfære ble oppdaget av Voyagers sensorer. Den øvre konsentrasjonsgrensen var på nivået 1,5·109 partikler/cm 3 som tilsvarer et overflatetrykk på mindre enn 2,5 µPa. Og dette er nesten 5 størrelsesordener mindre enn anslaget fra 1972.

Eksistensen av en nøytral atmosfære innebærer eksistensen av en ionosfære rundt satellitten, fordi oksygenmolekyler ioniseres ved kollisjoner med raske elektroner som kommer fra magnetosfæren og solens harde ultrafiolette. Naturen til Ganymedes ionosfære er imidlertid like kontroversiell som naturen til atmosfæren. Noen Galileo-målinger viste en økt tetthet av elektroner nær satellitten, noe som indikerer tilstedeværelsen av en ionosfære, mens andre forsøk på å fikse den mislyktes. Elektronkonsentrasjonen nær overflaten varierer ifølge ulike estimater fra 400 til 2500 cm 3 . For 2008 er parametrene for den mulige ionosfæren til Ganymedes ikke etablert.

Temperaturkart på Ganymedes

En ytterligere indikasjon på eksistensen av en oksygenatmosfære til Ganymedes er deteksjonen, basert på spektrale data, av gasser frosset til is på overflaten. Oppdagelsen av ozon (O3) absorpsjonsbånd ble rapportert i 1996. I 1997 avslørte spektralanalyse absorpsjonslinjer for dimert (eller diatomisk) oksygen. Slike absorpsjonslinjer kan bare vises hvis oksygen er i en tett fase. Den beste forklaringen er at molekylært oksygen fryses til is. Dybden til dimere absorpsjonsbånd avhenger av breddegrad og lengdegrad (men ikke av overflatealbedo) - de har en tendens til å avta med breddegrad, mens trenden for O3 er motsatt. Laboratorieforsøk har vist at ved en temperatur på 100 K, som er karakteristisk for overflaten til Ganymedes, løses O2 opp i is, og samles ikke i bobler.

Etter å ha oppdaget natrium i atmosfæren til Europa, begynte forskere å lete etter det i atmosfæren til Ganymedes. I 1997 ble det klart at det ikke var der (mer presist, minst 13 ganger mindre enn i Europa). Dette kan skyldes mangel på overflaten, eller det faktum at Ganymedes magnetosfære hindrer ladede partikler fra å slå den ut. Blant annet er atomisk hydrogen observert i atmosfæren til Ganymedes. Den ble observert i en avstand på opptil 3000 km fra satellittoverflaten. Konsentrasjonen ved overflaten er omtrent 1,5·10 4 cm 3 .

Magnetosfære

Romfartøyet Galileo fra 1995 til 2000 foretok seks nære forbiflyvninger nær Ganymede (G1, G2, G7, G8, G28 og G29) og fant ut at Ganymedes har et ganske kraftig magnetfelt og til og med sin egen magnetosfære, uavhengig av magnetfeltet Jupiter. Størrelsen på det magnetiske momentet er 1,3×10 13 T m 3 , som er tre ganger større enn Merkurs. Aksen til den magnetiske dipolen er vippet 176° i forhold til rotasjonsaksen til Ganymedes, noe som betyr at den er rettet mot Jupiters magnetiske moment. Den magnetiske nordpolen til Ganymedes er under planet til banen. Induksjonen av dipolmagnetfeltet skapt av det permanente magnetiske momentet ved ekvator til satellitten er 719 ± 2 nT (til sammenligning er induksjonen av Jupiters magnetfelt i avstanden til Ganymedes 120 nT). Den motsatte retningen til magnetfeltene til Ganymedes og Jupiter gjør magnetisk gjenkobling mulig. Induksjonen av Ganymedes eget magnetfelt ved polene er det dobbelte av det ved ekvator, og er lik 1440 nT.

Ganymedes er den eneste månen i solsystemet som har sin egen magnetosfære. Den er veldig liten og nedsenket i Jupiters magnetosfære. Diameteren er omtrent 2-2,5 av diameteren til Ganymedes (som er 5268 km). Ganymedes magnetosfære har et område med lukkede feltlinjer under 30° breddegrad der ladede partikler (elektroner og ioner) fanges, og skaper et slags strålingsbelte. Hovedtypen av ioner i magnetosfæren er oksygenioner O+, som stemmer godt overens med satellittens sjeldne oksygenatmosfære. I hettene til polområdene på breddegrader over 30° er ikke magnetfeltlinjene lukket og forbinder Ganymedes med Jupiters ionosfære. I disse regionene ble det funnet høyenergielektroner og ioner (ti-og hundrevis av kiloelektronvolt), som kan forårsake nordlys observert rundt polene til Ganymedes. I tillegg avsettes tunge ioner kontinuerlig på månens polare overflate, som pulveriserer og gjør isen mørkere.

Magnetfeltet til Ganymedes i Jupiter-feltet. Lukkede kraftlinjer er markert med grønt

Samspillet mellom Ganymedes magnetosfære og jovisk plasma ligner på mange måter samspillet mellom solvinden og jordens magnetosfære. Plasmaet roterer sammen med Jupiter og kolliderer med Ganymedes magnetosfære på baksiden, det samme gjør solvinden med jordens magnetosfære. Hovedforskjellen er hastigheten på plasmastrømmen: supersonisk i tilfelle av og subsonisk i tilfelle av Ganymedes. Det er derfor magnetfeltet til Ganymedes ikke har en sjokkbølge fra den retarderte siden.

I tillegg til det magnetiske momentet har Ganymedes et indusert dipolmagnetisk felt. Det er forårsaket av endringer i Jupiters magnetfelt nær satellitten. Det induserte dipolmomentet er rettet mot eller bort fra Jupiter (i henhold til Lenz sin regel). Det induserte magnetfeltet til Ganymedes er en størrelsesorden svakere enn dets eget. Induksjonen ved den magnetiske ekvator er omtrent 60 nT (halvparten av feltstyrken til Jupiter der). Det induserte magnetfeltet til Ganymedes ligner lignende felt i Callisto og Europa og indikerer at denne satellitten også har et hav under overflaten med høy elektrisk ledningsevne.

Siden Ganymedes er fullstendig differensiert og har en metallisk kjerne, genereres dets permanente magnetiske felt sannsynligvis på samme måte som jordens: som et resultat av bevegelsen av elektrisk ledende stoff i tarmene. Hvis magnetfeltet er forårsaket av en magnetohydrodynamisk effekt, så er dette sannsynligvis et resultat av konvektiv bevegelse av ulike stoffer i kjernen.

Til tross for tilstedeværelsen av en jernkjerne, forblir Ganymedes magnetosfære et mysterium, spesielt siden andre lignende kropper ikke har det. Fra noen undersøkelser følger det at en så liten kjerne allerede burde ha avkjølt seg til et punkt hvor bevegelse av væske og opprettholdelse av et magnetisk felt er umulig. En forklaring er at feltet opprettholdes av de samme orbitale resonansene som førte til den komplekse overflatetopografien: på grunn av tidevannsoppvarming på grunn av orbital resonans, beskyttet mantelen kjernen mot avkjøling. En annen forklaring er gjenværende magnetisering av silikatbergarter i mantelen, noe som er mulig hvis satellitten hadde mer sterkt felt i fortiden.

Studien

Bilde av Ganymedes tatt av Pioneer 10 i 1973

Jupiter (som alle andre gassplaneter) ble målrettet studert utelukkende av NASA interplanetære stasjoner. Flere romfartøy utforsket Ganymedes på nært hold, inkludert fire forbiflyvninger på 1970-tallet og flere forbiflyvninger fra 1990- til 2000-tallet.

De første fotografiene av Ganymedes fra verdensrommet ble tatt av Pioneer 10 som fløy forbi Jupiter i desember 1973 og av Pioneer 11 som fløy forbi i 1974. Takket være dem ble mer nøyaktig informasjon om de fysiske egenskapene til satellitten oppnådd (for eksempel spesifiserte Pioneer-10 dens dimensjoner og tetthet). Bildene deres viser detaljer så små som 400 km. Pioneer 10 nærmeste innflyging var 446 250 kilometer.

Voyager romfartøy

I mars 1979 passerte Voyager 1 Ganymede i en avstand på 112 tusen km, og i juli - Voyager 2 i en avstand på 50 tusen km. De sendte bilder av høy kvalitet av satellittens overflate og utførte en rekke målinger. Spesielt spesifiserte de størrelsen, og det viste seg at dette er mest stor satellitt i solsystemet (tidligere ansett som den største satellitten til Saturn, Titan). De nåværende hypotesene om geologien til satellitten kom fra data fra Voyagers.

Fra desember 1995 til september 2003 ble Jupiter-systemet studert av Galileo. I løpet av denne tiden nærmet han seg Ganymedes seks ganger. Spannavnene er G1, G2, G7, G8, G28 og G29. Under den nærmeste forbiflyvningen (G2) passerte Galileo 264 kilometer fra overflaten og overførte mye verdifull informasjon om den, inkludert detaljerte fotografier. Under G1-byen i 1996 oppdaget Galileo en magnetosfære nær Ganymedes, og i 2001 et underjordisk hav. Takket være Galileo-data var det mulig å bygge en relativt nøyaktig modell intern struktur satellitt. Galileo overførte også et stort antall spektre og fant flere ikke-glasiale stoffer på overflaten av Ganymedes.

På vei til Pluto i 2007 sendte New Horizons tilbake synlige og infrarøde fotografier av Ganymedes, samt topografisk og komposisjonsinformasjon.

Europa Jupiter System Mission (EJSM) foreslås lansert i 2020, og er et felles NASA-, ESA- og Roscosmos-program for å studere Jupiters måner. I februar 2009 ble det kunngjort at ESA og NASA hadde gitt det en høyere prioritet enn Titan Saturn System Mission. For ESA er finansieringen av dette oppdraget hemmet av det faktum at byrået har andre prosjekter som krever finansiering. Antall kjøretøy som vil bli lansert varierer fra to til fire: Jupiter Europa Orbiter (NASA), Jupiter Ganymede Orbiter (ESA), Jupiter Magnetospheric Orbiter (JAXA) og Jupiter Europa Lander (Roskosmos).

Et av de kansellerte oppdragene for å studere Ganymedes er Jupiter Icy Moons Orbiter-oppdraget. For flyturen romskip atombrensel ville bli brukt, noe som ville være praktisk for en mer detaljert studie av Ganymedes. På grunn av budsjettkutt ble imidlertid oppdraget kansellert i 2005. Et annet foreslått oppdrag ble kalt "The Grandeur of Ganymede" - "The Splendor of Ganymede".

Den 2. mai 2012 kunngjorde European Space Agency (ESA) starten på Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE)-oppdraget i 2022, og ankom Jupiter-systemet i 2030. Et av hovedmålene for oppdraget vil være utforskningen av Ganymedes, som vil begynne i 2033. Russland, gjennom involvering av ESA, har også til hensikt å sende en lander til Ganymedes for å lete etter tegn på liv og for å gjennomføre omfattende studier av Jupiter-systemet som en typisk representant for gassgigantene.



Ganymedes, Jupiters største satellitt, ble funnet av den store italienske astronomen G. Galileo i 1610, samtidig med tre av brødrene hans. Siden da 4 himmellegemer kalt "Galileos måner".

Den tyske forskeren S. Mariy fungerte også som en konkurrent for oppdagelsen. Han hevdet å ha funnet satellitter et år før Galileo, men han kunne ikke gi bevis.

Oppdageren utpekte de funnet satellittene med tall, selv om andre astronomer (inkludert S. Marius og I. Kepler) foreslo navn. En av dem, assosiert med navnene på de nær Jupiter (i gresk mytologi, Zevs), ble offisielt akseptert, men først på begynnelsen av 1900-tallet.

Ganymedes er den eneste månen med mannsnavn. I følge legenden ble Zeus forelsket i sønnen til den trojanske kongen Ganymedes og tok ham med til Olympus, forvandlet til en ørn.

Fascinerende fakta om Ganymedes

Ganymedes er den største av alle satellitter i systemet vårt. Diameteren er omtrent 5270 km, og massen er 1,45 * 1023 kg.

Satellitten fjernes fra planeten med gjennomsnittlig 1 million km og omgår den på 7,1 jorddager.

Himmellegemet inkluderer en kjerne av smeltet jern, en fjellmantel og et tykt (850–950 km) isskall.

Tettheten til gjenstanden, som er nesten 2 g/cm3, antyder at proporsjonene av stein og is i den er omtrent de samme.

Det er en hypotese om at under islaget er det et hav, hvor væsken er bevart på grunn av det enorme trykket.

Det er to typer relieff på overflaten av Ganymedes. Gamle områder med mørk farge er dekket med dype fordypninger (kratere). Yngre og lettere ble dannet som et resultat av tektoniske prosesser.

Det antas at for rundt 4 millioner år siden ble satellitten utsatt for et kraftig angrep av asteroider.

Ganymedes har en svak atmosfære med tilstedeværelse av oksygen dannet av smeltende is.

Lysemisjonen over satellitten er svak, men det er også lyspunkter som skaper effekten av nordlyset.

Ganymedes er unik ved å ha en liten magnetosfære koblet til Jupiters magnetosfære. Dette bekrefter til en viss grad hypotesen om tilstedeværelsen av et underjordisk hav.

Den største satellitten er et attraktivt objekt for forskere å lete etter liv. Flere sonder sendt til Jupiter studerte også egenskapene til Ganymedes.

Siden Ganymedes på mange måter ligner Månen i sin struktur og funksjoner, anser forskerne den som et mulig objekt for kolonisering. Flere nye prosjekter venter på godkjenning.

Jupiters største måne, Ganymedes, er lett å finne på den virtuelle himmelen. Ved å kjøpe den vil du motta en fantastisk gave til deg selv eller en original overraskelsesgave til en du er glad i.

> Ganymedes

Ganymedes- den største satellitten i solsystemet fra Galileo-gruppen: en tabell med parametere med foto, deteksjon, forskning, navn, magnetosfære, sammensetning, atmosfære.

Ganymedes er den største satellitten ikke bare i Jupiter-systemet, men i hele solsystemet.

I 1610 år Galileo Galileo gjorde en fantastisk oppdagelse, da han fant 4 lyspunkter nær den gigantiske Jupiter. Først trodde han at det var stjerner foran ham, men så skjønte han at han så satellitter.

Blant dem var Ganymedes, den største månen i solsystemet, større enn Merkur. Det er også den eneste månen med en magnetosfære, en oksygenatmosfære og et indre hav.

Oppdagelsen og navnet på månen Ganymedes

I kinesiske opptegnelser kan man finne et notat om at Ganymedes fortsatt kunne observeres av Gan De i 365 f.Kr. Men ikke desto mindre tilskrives oppdagelsen Galileo, som 7. januar 1610 sendte enheten til himmelen.

Opprinnelig ble alle satellitter kalt romertall. Men Simon Marius, som hevdet å ha funnet månene på egen hånd, tilbød sine egne navn, som vi fortsatt bruker i dag.

I mytene fra antikkens Hellas var Ganymedes barn av kong Tros.

Størrelse, masse og bane til månen Ganymedes

Med en radius på 2634 km (0,413 Jorden) er Ganymedes den største månen i vårt system. Men massen er 1,4619 x 10 23, noe som antyder en sammensetning av vannis og silikater.

Eksentrisitetsindeksen er 0,0013 og avstanden svinger mellom 1 069 200 km og 1 071 600 km (gjennomsnittlig 1 070 400 km). Bruker 7 dager og 3 timer på orbitalpassasjen. Holder seg i en gravitasjonsblokk med planeten.

Dermed lærte du hvilken planet Ganymedes er en satellitt av.

Banen er tilbøyelig til planetekvator, som forårsaker baneendringer fra 0 til 0,33°. Satellitten er innstilt til en 4:1-resonans med Io og en 2:1-resonans med Europa.

Sammensetningen og overflaten til månen Ganymedes

Tetthetsindeksen på 1,936 g/cm 3 antyder tilstedeværelsen av de samme proporsjonene av stein og is. Vannis når 46-50 % av månemassen (under Callisto) med mulighet for ammoniakkdannelse. Overflate albedo - 43%.

En ultra-infrarød og UV-undersøkelse viste tilstedeværelse av karbondioksid, svoveldioksid, samt cyanogen, hydrosulfat og diverse organiske forbindelser. Senere studier har funnet natriumsulfat og magnesiumsulfat som kan ha kommet fra hav under overflaten.

Innvendig har Jupiters måne Ganymedes en kjerne (jern, flytende jernlag og sulfid ytre), en silikatmantel og et skall av is. Det antas at kjernen strekker seg innenfor en radius på 500 km, og temperaturen er 1500-1700 K med et trykk på 10 Pa.

Tilstedeværelsen av en kjerne av flytende jern og nikkel antydes av månens magnetfelt. Mest sannsynlig er årsaken konveksjon i flytende jern med høyt nivå av elektrisk ledningsevne. Kjernedensitetsindeksen når 5,5-6 g/cm 3 , og for silikatmantelen når den 3,4-3,6 g/cm 3 .

Mantelen er representert av kondritter og jern. Den ytre isskorpen er det største laget (800 km). Det er en oppfatning at et flytende hav ligger mellom lagene. Aurora kan antyde dette.

To typer relieff er notert på overflaten. Dette er eldgamle, mørke og kraterområder, samt unge og lyse områder med rygger og riller.

Den mørke delen opptar 1/3 av hele overflaten. Fargen skyldes tilstedeværelsen av leire og organiske materialer i isen. Det antas at det hele er i kraterformasjoner.

Det korrugerte landskapet er tektonisk, som er assosiert med kryovalvanisme og tidevannsoppvarming. Kinken kan heve temperaturen inne i objektet og presse mot litosfæren, noe som forårsaker forkastninger og sprekker som ødela 70 % av det mørke terrenget.

De fleste kratrene er konsentrert i mørke områder, men de kan finnes overalt. Det antas at for 3,5-4 milliarder år siden gikk Ganymedes gjennom en periode med aktivt asteroideangrep. Isskorpen er svak, så forsenkningene er flatere.

Det er iskapper med is oppdaget av Voyager. Data fra Galileo-apparatet bekreftet at de mest sannsynlig ble dannet fra plasmabombardement.

Atmosfæren til månen Ganymedes

Ganymedes har et tynt lag med oksygen. Det skapes på grunn av tilstedeværelsen av vannis på overflaten, som deles inn i hydrogen og oksygen ved kontakt med UV-stråler.

Tilstedeværelsen av atmosfæren fører til effekten av en airbrush - en svak lysutslipp skapt av atomære oksygen- og energipartikler. Den er blottet for ensartethet, så lyse flekker dannes over polare territorier.

Spektrografen fant ozon og oksygen. Dette antyder tilstedeværelsen av ionosfæren fordi oksygenmolekyler ioniseres av elektronpåvirkninger. Men dette er ennå ikke bekreftet.

Magnetosfæren til månen Ganymedes

Ganymedes er en unik satellitt fordi den har en magnetosfære. Verdien av det stabile magnetiske momentet er 1,3 x 10 3 T m 3 (tre ganger høyere enn for Merkur). Den magnetiske dipolen er satt til 176° i forhold til det planetariske magnetiske momentet.

Styrken til magnetfeltet når 719 Tesla, og magnetosfærens diameter er 10,525-13,156 km. Lukkede feltlinjer ligger under 30° breddegrad, hvor ladede partikler fanges opp og danner et strålingsbelte. Blant ionene er enkelt ionisert oksygen det vanligste.

Kontakten mellom månemagnetosfæren og planetplasmaet ligner situasjonen med solvinden og jordens magnetosfære. Det induserte magnetfeltet antyder eksistensen av et underjordisk hav.

Men muligheten for en magnetosfære er fortsatt et mysterium. Det ser ut til at det er dannet på grunn av dynamoen - bevegelsen av materiale inn i kjernen. Men det er andre dynamolegemer som ikke har en magnetosfære. Det antas at orbitale resonanser kan tjene som svaret. Økende tidevannsvarme kan isolere kjernen og hindre den i å avkjøles. Eller det hele er i gjenværende magnetisering av silikatbergarter.

Beboelighet av månen Ganymedes

Jupiters måne Ganymedes er et attraktivt mål for søket etter liv på grunn av et mulig hav under overflaten. En analyse i 2014 bekreftet at det kan være flere havlag atskilt av isdekker. Dessuten berører den nedre den steinete mantelen.

Dette er viktig, siden varme fra tidevannsbøying kan komme inn i vannet for å støtte livsformer. Tilstedeværelsen av oksygen øker bare sjansene.

Utforskning av satellitten Ganymede

Flere sonder ble sendt til Jupiter, så de sporet også funksjonene til Ganymedes. Pioneer 10 (1973) og Pioneer 11 (1974) var de første som fløy. De ga detaljer om de fysiske egenskapene. De ble fulgt av Voyagers 1 og 2 i 1979. I 1995 gikk Galileo inn i bane og studerte satellitten fra 1996 til 2000. Han var i stand til å oppdage et magnetfelt, et indre hav og gi mange spektralbilder.

Den siste anmeldelsen var i 2007 fra New Horizons som fløy mot Pluto. Sonden laget topografiske og komposisjonskart over Europa og Ganymedes.

Det er flere prosjekter som venter på godkjenning. I 2022-2024 kunne lansere en JUICE som ville dekke alle galileiske måner.

Blant de kansellerte prosjektene er JIMO, som skal detaljstudere den største månen i systemet. Årsaken til kanselleringen er manglende midler.

Kolonisering av månen Ganymedes

Ganymedes er en av de store kandidatene for en koloni og transformasjon. Dette er et stort objekt med en gravitasjon på 1,428 m/s 2 (som minner om månen). Det betyr at oppskytingen av raketten vil ta mindre drivstoff.

Magnetosfæren vil beskytte mot kosmiske stråler, og vannis vil bidra til å skape oksygen, vann og rakettdrivstoff. Men ikke uten problemer. Magnetosfæren er ikke så tett som vi er vant til, så den vil ikke kunne beskytte Jupiter mot stråling.

Dessuten er magnetosfæren ikke nok til å holde et tett atmosfærisk lag og en behagelig temperatur. Blant løsningene er muligheten for å lage en bosetning under bakken, nærmere isavsetningene. Da er vi ikke truet av stråler og frost. Foreløpig er dette kun utkast og skisser. Men Ganymedes fortjener nøye oppmerksomhet, fordi den en dag kan bli en kilde til liv eller et andre hjem. Kartet vil avsløre detaljene til Ganymedes overflate.

Klikk på bildet for å forstørre det

Gruppe Amalthea	· · ·
galileisk satellitter	· · ·
Gruppe Themisto
Gruppe Himalaya	· · · ·
Gruppe Ananke	· · · · · · · · · · · · · · · ·
Gruppe Karma	· · · · · · ·